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Harte Metallegierungen und Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfinderin
hat festgestellt, daß Quecksilber in geringen Mengen die Eigenschaft hat, die Härte
von Bleilegierungen zu steigern, welche gewisse bleihärtende Metalle enthalten,
und daß das Quecksilber diese Legierungen auch anderweitig verbessert sowie für
diese Zwecke eine beträchtliche Ersparnis in den Herstellungskosten herbeiführt.
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Die Legierungen, auf welche die Erfindung sich beziht, und auf welche
Quecksilber diese Wirkung ausübt, sind diejenigen Blei als Grundkörper aufweisenden
Legierungen, die in der Regel oder am praktischsten durch elektrolytische Ablagerung
hergestellt werden, und bei denen die primäre Härtungswirhung auf das Blei durch
geringe Prozentsätze eines oder mehrerer der Metalle Natrium, Kalium, Magnesium,
Kalzium, Strontium, Lithium ausgeübt wird. Um die Wirkung von Quecksilber auf diese
und andere Legierungen zu illustrieren, sei erwähnt, daß ein Zusatz von
0,25 Prozent Quecksilber zu einer Legierung mit 99,5 Prozent Blei
und 0,5 Prozent Kalzium die Härte auf diejenige von Blei erhöht, daß ungefähr
doppelt soviel Kalzium unter sonst gleichen. Bedingungen enthält. Kalzium ist eins
derjenigen bleihärtenden Metalle, die am zweckmäßigsten mit Blei durch elektrolytische
Abscheidung aus einem geschmolzenen Salze verbunden werden. ES ist daher ersichtlich,
daß der Zusatz von Quecksilber die Zeit der Elektrolyse und daher auch die Herstellungskosten
der Legierung auf etwa die Hälfte verringert, wogegen die Kosten für das Quecksilber
verschwindend sind. Das Quecksilber verbessert auch die Eigenschaften der Legierung
als Lagermetall und auch für Gießzwecke allgemein, indem es das geschmolzene Metall
flüssiger macht.
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Die gleichen Vorteile ergeben sich in verschiedenem Grade bei den
anderen oben erwähnten Legierungen auf Bleigrundlage. Die für die Zwecke der Erfindung
nötige Quecksilbermenge schwankt je nach dem gewünschten Härtegrade und der Art
der Metalle, die zu dem Blei als hauptsächliches Härtungsmittel zugesetzt werden.
Daher kann kein bestimmter Prozentsatz für alle Stoffe und Verhältnisse fest vorgeschrieben
werden. Das Zusatzverhältnis für das Quecksilber liegt weit unterhalb des bei Herstellung
der sogenannten Amalgame angewandten -Verhältnisses- Letztere sind als Lagermetalle
nicht geeignet. Das Mischungsverhältnis nach .der Erfindung liegt praktisch zwischen
den Grenzen o,r Prozent und 0,25 Prozent der gesamten
Legierung.
Bei einigen Legierungen aber ruft ein Zusatz von i Prozent und selbst noch mehr
die obenbeschriebenen charakteristischen Vorteile hervor. Die obere Grenze für jede
Zusammensetzung ist durch den Punkt gegeben, wo das Quecksilber bei weiterem Zusatz
nicht mehr härtend wirkt, und im allgemeinen liegt die obere Grenze des Nutzens
des Quecksilberzusatzes nach den bisherigen Feststellungen der Erfinderin bei etwa
3 Prozent.
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Den durch Quecksilber gehärteten Legierungen nach der Erfindung können-
für verschiedene Sonderzwecke, beispielsweise zur Verhinderung von Oxydation oder
zur Regelung des; Aussehens, Gewichtes o. dgl., mannigfache- weitere Zusätze in
sehr geringen Mengen gegeben werden. Es hat sich gezeigt, daß Aluminium: in sehr
geringen Mengen die Eigenschaft hat, die Oxydation oder Verschlackung von Legierungen
auf Bleigrundlage zu verhindern. Dementsprechend wird den neuen Legierungen im Bedarfsfalle
Aluminium zugesetzt, und zwar in Mengen, die sich auf etwa o,o2 Prozent der gesamten
Legierung belaufen. Da Aluminium sich mit Blei nicht leicht vermischt, so wird es
gewöhnlich in Legierung mit einer geringen Menge von Zinn, Zink oder Magnesium eingeführt,
die als Träger wirkt. Eine Mischung aus einem oder mehreren dieser Metalle in geringen
Mengen kann zur Verhütung von Oxydation zugesetzt werden, wobei die Menge sich auf
etwa 0,35 Prozent der ganzen Legierung beläuft. Das Herstellungsverfahren
gemäß der Erfindung verläuft in der Weise, daß erst das Blei mit dem Haupthärtungsmetall
oder den Haupthärtungsmetallen, beispielsweise also mit Kalzium, Strontium, Magnesium,
Natrium, Kalium oder Lithium verbunden. wird. Während das Metall noch geschmolzen
ist oder nach erneuter Schmelzung wird die notwendige geringe Quecksilbermenge zugesetzt,
worauf die fertige Legierung für Verfrachtung und Verkauf in Blöcke gegossen wird.
Wenn das Haupthärtungsmetal:l elektrolytisch mit dem Blei verbunden wird, so bildet
das geschmolzene Blei die Kathode einer elektrolytischen Zelle, deren Elektrolyt
durch das geschmolzene Salz oder mehrere geschmolzene Salze der Härtungsmetalle
gebildet -wird. Die Anode bildet die übliche Kohlenelektrcrde der Zelle. Die Elektrolyse
wird fortgesetzt, bis eine bestimmte Menge des Härtungsmetalls durch dass Blei aufgenommen
ist, worauf die geschmolzene Legierung in einen anderen Behälter-beg cht und das
Quecksilber in solcher Menge z# ügt wird, daß es die Härte bis auf den vorher bestimmten
Punkt erhöht. Gleichzeitig wird das Mittel zur Verhinderung der Oxydation nebst
etwa gewünschten weiteren Zusätzen zugegeben.
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Der die Oxydation verhindernde Zusatz, wie Aluminium, kann bei jeder
harten Blei- 65 Legierung Verwendung finden und hat sich als besonders wirksam bei
Legierungen erwiesen, die durch Zusatz von Alkalierdmeta1-len gehärtet sind. Bei
diesen letzteren Legierungen wird diese Mischung vorteilhaft so
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gewählt,
daß in der fertigen Legierung die Verhältnisse ungefähr die folgenden sind:
| Zink . . . . . . . o,io Prozent, |
| Zinn . . . . . . . o,25 - |
| Aluminium . . , o,o2 - |
Größere Prozentsätze eines oder mehrerer dieser Bestandteile können auf Wunsch verwendet
werden, dies lediglich zu dem Zwecke, dem Produkt mehr oder weniger von den bekannten
Eigenschaften der entsprechenden Metalle zu verleihen. Wenn Magnesium als Trägermetall
benutzt wird, so übt es auf das Blei eine Härtungswirkung zusätzlich zu derjenigen
der anderen Härtungsbestandteile aus, und aus diesem Grunde wird es manchmal vor
Zink oder Zinn bevorzugt. Das Blei sollte in jedem, Falle vorteilhaft in einer Menge
von mehr als 95 Prozent vorhanden sein.
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Der Zusatz von 0 ".;uecks-ilber zu Blei-Zinn-und Blei-Antimon-Legierungen
ist bekannt, und die Erfindung richtet sich nicht allgemein auf diesen Zusatz.